《普通物理学》习题8

PAGE43PAGE1习题88.1选择题(1)关于可逆过程和不可逆过程有以下几种说法：①可逆过程一定是准静态过程．②准静态过程一定是可逆过程．③不可逆过程发生后一定找不到另一过程使系统和外界同时复原．④非静态过程一定是不可逆过程．以上说法，正确的是：［］(A)①、②、③、④.(B)①、②、③.(C)②、③、④.(D)①、③、④.[答案：D.准静态过程不一定是可逆过程．因准静态过程中可能存在耗散效应，如摩擦、粘滞性、电阻等。](2)热力学第一定律表明：［］(A)系统对外做的功不可能大于系统从外界吸收的热量．(B)系统内能的增量等于系统从外界吸收的热量．(C)不可能存在这样的循环过程，在此循环过程中，外界对系统做的功不等于系统传给外界的热量．(D)热机的效率不可能等于1．[答案：C。热力学第一定律描述个热力学过程中的能量守恒定性质。](3)如题8.1图所示，bca为理想气体绝热过程，b1a和b2a是任意过程，则上述两过程中气体做功与吸收热量的情况是:［(A)b1a过程放热，做负功；b2a(B)b1a过程吸热，做负功；b2a(C)b1a过程吸热，做正功；b2a(D)b1a过程放热，做正功；b2OOVpa题8.1图b12c[答案：B。b1acb构成正循环，ΔE=0，A净>0，Q=Qb1a+Qacb=A净>0但Qacb=0，∴Qb1a>0吸热;b1a压缩b2acb构成逆循环，ΔE=0，A净<0，Q=Qb2a+Qacb=A净但Qacb=0，∴Qb2a<0放热;b2a压缩，(4)根据热力学第二定律判断下列哪种说法是正确的．［］(A)功可以全部变为热，但热不能全部变为功．(B)热量能从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体．(C)气体能够自由膨胀，但不能自动收缩．(D)有规则运动的能量能够变为无规则运动的能量，但无规则运动的能量不能变为有规则运动的能量．[答案：C.热力学第二定律描述自然热力学过程进行的条件和方向性。](5)设有以下一些过程：(1)两种不同气体在等温下互相混合．(2)理想气体在定体下降温．(3)液体在等温下汽化.(4)理想气体在等温下压缩．(5)理想气体绝热自由膨胀．在这些过程中，使系统的熵增加的过程是：［］(A)(1)、(2)、(3).(B)(2)、(3)、(4).(C)(3)、(4)、(5).(D)(1)、(3)、(5).[答案：D。熵是系统内分子热运动的无序性的一种量度。]8.2填空题(1)一定量理想气体，从同一状态开始把其体积由压缩到，分别经历等压、等温、绝热三种过程．其中：__________过程外界对气体做功最多；__________过程气体内能减小最多；__________过程气体放热最多．[答案：绝热；等压；等压.从p-V图可知ppVV0V0/2绝热12等压0题8.2/图绝热线下面积最大，故外界做功最多。由可知，等压过程压缩后温度最低，故内能减小最多。,因i,且绝热Qr=0,故等压放热最多.](2)常温常压下，一定量的某种理想气体，其分子可视为刚性分子，自由度为i，在等压过程中吸热为Q，对外做功为A，内能增加为，则A/Q=_____________．_____________．[答案：；。，，。](3)一理想卡诺热机在温度为300K和400K的两个热源之间工作。若把高温热源温度提高100K，则其效率可提高为原来的________倍；若把低温热源温度降低100Ｋ，则其逆循环的致冷系数将降低为原来的________倍。[答案：1.6；。由及可得。](4)绝热容器被隔板分成两半，一半是真空，另一半是理想气体．如果把隔板撤去，气体将进行自由膨胀，达到平衡后气体的内能，气体的熵．(增加、减小或不变)．[答案：不变;增加。绝热自由膨胀中，A=0，Q=0，由热力学第一定律得E=0；绝热自由膨胀为不可逆过程，熵增加。](5)1mol理想气体在气缸中进行无限缓慢的膨胀，其体积由V1变到V2．当气缸处于绝热情况下时，理想气体熵的增量S=____________．当气缸处于等温情况下时，理想气体熵的增量S=______________．[答案：0;.绝热系统中无限缓慢的膨胀是可逆过程，故S=0；等温膨胀，]8.3下列表述是否正确?为什么?并将错误更正．（1）（2）（3）（4）答：(1)不正确，因热量和功是过程量，而内能是状态量，应写成。(2)不正确，理由同(1),应写成(3)不正确，热机效率都应写成(4)不正确，理由同(2),8.5.两个卡诺循环如题8.5图所示，它们的循环面积相等，试问：(1)它们吸热和放热的差值是否相同；(2)对外做的净功是否相等；(3)效率是否相同?OOVpIII题8.5图答：由于卡诺循环曲线所包围的面积相等，系统对外所作的净功相等，也就是吸热和放热的差值相等．但吸热和放热的多少不一定相等，效率也就不一定相同．8.6.如题8.11图所示，一系统由状态a沿acb到达状态b的过程中，有350J热量传入系统，而系统做功126J．(1)若沿adb时，系统做功42J，问有多少热量传入系统?(2)若系统由状态b沿曲线ba返回状态a时，外界对系统做功为84J，试问系统是吸热还是放热?热量传递是多少?OOVpa题8.11图bcd解：由过程可求出态和态的内能之差过程，系统作功系统吸收热量过程，外界对系统作功系统放热8.81mol单原子理想气体从300K加热到350K，问在下列两过程中吸收了多少热量?增加了多少内能?对外做了多少功?(1)容积保持不变；(2)压力保持不变。解：(1)等体过程由热力学第一定律得吸热对外作功(2)等压过程吸热内能增加对外作功8.90.01m3氮气在温度为300K时，由1MPa(即1atm)压缩到10MPa。试分别求氮气经等温及绝热压缩后的(1)体积；(2)温度；(3)各解：(1)等温压缩T=300K由求得体积m3对外作功(2)绝热压缩由绝热方程

由绝热方程得热力学第一定律，所以，8.111mol的理想气体的T-V图如题8.16图所示，ab为直线，延长线通过原点O．求ab过程气体对外做的功．TTOab题8.16图T0V02V0V解：设由图可求得直线的斜率k为得过程方程由状态方程得==过程气体对外作功8.12某理想气体的过程方程为Vp1/2=a,a为常数，气体从V1膨胀到V2。求其所做的功。解：气体作功8.14一卡诺热机在1000K和300K的两热源之间工作，试计算(1)热机效率；(2)若低温热源不变，要使热机效率提高到80%，则高温热源温度需提高多少?(3)若高温热源不变，要使热机效率提高到80%，则低温热源温度需降低多少?解：(1)卡诺热机效率(2)低温热源温度不变时，若要求K，高温热源温度需提高(3)高温热源温度不变时，若要求K，低温热源温度需降低8.16(1)用一卡诺循环的致冷机从7℃的热源中提取1000J的热量传向27℃的热源，需要多少功?从-173℃向(2)一可逆的卡诺机，作热机使用时，如果工作的两热源的温度差愈大，则对于做功就愈有利。当作致冷机使用时，如果两热源的温度差愈大，对于致冷是否也愈有利?为什么?解：(1)卡诺循环的致冷机℃→℃时，需作功℃→℃时，需作功(2)从上面计算可看到，当高温热源温度一定时，低温热源温度越低，温度差愈大，提取同样的热量，则所需作功也越多，对致冷是不利的．8.19如题8.19图所示，1mol双原子分子理想气体，从初态V1＝20L，T1＝300K，经历三种不同的过程到达末态V2＝40L，T2＝300K．图中1→2为等温线，1→4为绝热线，4→2为等压线，1→3为等压线，3→2为等体线．试分别沿这三种过程计算气体的熵变．ppOV231题8.19图4V1V2解：熵变等温过程,